王志瓊 劉津彤 谷東偉 姜姍 劉繼明

[摘 要] 深刻剖析機械專業(yè)實踐教學改革要求、虛擬現(xiàn)實技術應用需求和實踐教育體系建設的必要性，強化整合企業(yè)與高校資源，形成企業(yè)、教師、學生、社會多方面相聯(lián)結的混合式實踐教育模式，構建虛擬現(xiàn)實技術與機械專業(yè)相融合的多層次實踐教育內容。積極采取線上線下相結合的實踐教育手段，進行實踐教育具體實施與應用。機械VR（Virtual Reality）實踐教育體系的探索對提升教師虛擬現(xiàn)實實踐教學應用能力和教學水平、優(yōu)化機械專業(yè)體系建設、增強企業(yè)科技創(chuàng)新和虛擬現(xiàn)實產品適應性起到了良好的促進作用，為復合型、高質量人才培養(yǎng)奠定了基礎，對產學合作協(xié)同育人項目的有效實施起到了示范作用。

[關鍵詞] 產學合作;混合式;機械;虛擬現(xiàn)實;實踐教育

[基金項目] 2019年度教育部產學合作協(xié)同育人項目“基于機械專業(yè)的混合式VR教育師資培訓體系建設與應用”（201901230010）;2020年度吉林省高等教育教學改革研究課題“虛擬現(xiàn)實實踐教學平臺建設與應用研究”（2019XYB122）

[作者簡介] 王志瓊（1986—），女，吉林通化人，碩士，吉林大學機械與航空航天工程學院國家級機械虛擬仿真實驗教學示范中心副主任，吉林大學機械與航空航天工程學院機械基礎實驗教學中心副主任，高級工程師，主要從事虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)與應用及實踐教學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）22-0089-04? ?[收稿日期] 2021-01-21

自2016年起，教育部開始深入推進產學合作協(xié)同育人項目，通過匯聚企業(yè)資源，支持高校專業(yè)綜合改革和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。產學合作協(xié)同育人項目中的師資培訓類型項目支持由2016年的854項到2017年的3200多項，再到2018、2019年的6700余項，實現(xiàn)了項目跨越式的發(fā)展。2020年1月教育部印發(fā)的《教育部產學合作協(xié)同育人項目管理辦法》中指出，產學合作協(xié)同育人項目旨在通過政府搭臺、企業(yè)支持、高校對接、共建共享，深化產教融合，促進教育鏈、人才鏈與產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈有機銜接，以產業(yè)和技術發(fā)展的最新需求推動高校人才培養(yǎng)改革[1]。

一、機械VR實踐教育的必要性

（一）產學合作協(xié)同育人項目實施的問題

產學合作協(xié)同育人項目的建設主要是通過項目負責人與企業(yè)相互溝通聯(lián)系，進行項目的申報、審批、實施與結題。通過調研發(fā)現(xiàn)，部分項目申報的前提是高校有計劃或者正在進行該公司的設備或者資源采購;部分項目的實施并未按照企業(yè)的申報指南給予高校一定的經費和資源支持;部分項目直至驗收結題，都沒有按照申報中的任務進行高校和企業(yè)間實質性的產學合作，協(xié)同育人。以上三個問題產生的根本原因是企業(yè)和高校并沒有尋找到一條切實可行的產學合作協(xié)同育人模式[2，3]，能夠使企業(yè)和學校各取所需，積極進行合作，達成最終目標。因此，迫切需要針對產學合作協(xié)同育人項目的有效實施方法進行探索與研究。

（二）機械實踐教學改革的需求

在機械教學過程中，機械類產品由于結構復雜、零部件眾多，通過語言難以準確描述工程物理空間結構與功能;在實驗教學過程中，由于有限的實驗場地面積和實驗設備數(shù)量，常常無法保證實驗教學需求，嚴重影響實踐教學效果;在生產實習過程中，受限于工科類專業(yè)生產現(xiàn)場的特點，實習存在一定的實驗安全隱患，這些問題表明傳統(tǒng)理論與實踐教學模式急需改革[4]。將虛擬現(xiàn)實技術應用于傳統(tǒng)實踐課程或新課程中，改變傳統(tǒng)教學體系，促進教學模式改革，解決原先“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的問題[5]，從而提高對學生知識傳授、能力培養(yǎng)和素質提升的效率和效果。

（三）虛擬現(xiàn)實技術應用的困難

吉林大學國家級機械虛擬仿真實驗教學示范中心（簡稱中心）構建了集教育、培訓、研發(fā)于一體的虛擬現(xiàn)實實踐教學基地，基地為傳統(tǒng)工科類專業(yè)、新增智能制造專業(yè)開設多門虛擬現(xiàn)實相關實驗課程。根據(jù)教學需求，中心需要大量了解并熟悉VR方面的人才，然而中心教師多為機械專業(yè)出身，對于VR新興技術和計算機技術并不精通。因此，有必要提升教師虛擬現(xiàn)實技術與教育相結合的綜合能力，能夠同企業(yè)深度合作，迅速將虛擬現(xiàn)實技術應用到現(xiàn)有教學體系，形成不同層次的新興教學內容，實現(xiàn)教學改革。

二、體系構建思路

在產學合作協(xié)同育人項目要求的基礎上，首先確定實踐教育分別對學生、教師、企業(yè)和社會的培養(yǎng)目標;基于虛擬現(xiàn)實技術的基本理論知識、借鑒企業(yè)的研發(fā)經驗，與機械專業(yè)知識深度融合，設計機械VR實踐教育內容;充分發(fā)揮企業(yè)與高校優(yōu)勢，相互學習和促進，形成企業(yè)、教師、學生和社會相互培訓的實踐教育模式;在實踐教育過程中，采用靈活多樣的線上線下實踐教學手段;對實踐教育成果進行學校、企業(yè)和社會廣泛應用共享，持續(xù)改進完善。通過機械VR多層次遞進式實踐教育內容、多方面混合式實踐教育模式、線上線下相結合式實踐教育手段和校企混合式實施應用四大方面的研究，形成完善的混合式機械VR實踐教育體系，達成學生能力培養(yǎng)目標，提高教師實踐教學水平，強化企業(yè)產品升級，實現(xiàn)優(yōu)質資源在社會的廣泛共享（見圖1）。

三、混合式機械VR實踐教育體系建設

（一）多層次遞進式實踐教育內容

機械VR實踐教育過程主要包含機械專業(yè)知識和VR虛擬現(xiàn)實技術兩部分內容。實踐教育內容應由易到難、由基礎到專業(yè)、由專業(yè)到應用的階梯性、系統(tǒng)化設計，保證教學質量。虛擬現(xiàn)實技術實踐教學內容主要包含虛擬現(xiàn)實概論及教育教學應用學習、虛擬現(xiàn)實設備操作實訓、虛擬現(xiàn)實教育案例分享和虛擬現(xiàn)實課件制作等四個方面內容。結合虛擬現(xiàn)實技術和機械專業(yè)教學特點，研究設計四大方面機械VR實踐教學內容：（1）機械專業(yè)真